Очистка природных соединений может выполняться естественным образом. Вот как это происходит.

Природные соединения – одни из самых важных, интересных и будоражащих соединений для очистки и анализа. Однако их очистка – дело непростое. Но я постараюсь помочь вам в этом, насколько смогу. В этом посте я попытаюсь провести вас через все стадии процесса очистки природных соединений, включая выбор типа хроматографии и наиболее подходящих растворителей. Естественно, что вы уже крайне заинтересованы, поэтому не ждите, а читайте дальше.

Я хотел бы кое в чем признаться. Я очень не люблю имбирь. Я еще могу стерпеть немного имбиря в некоторых блюдах. Но сырой имбирь или чай с имбирем –забудьте об этом! У беспощадной войны, которую мои вкусовые рецепторы объявили имбирному корню, есть своя предыстория. Понимаете, во время движения меня сильно укачивает. И во время одной неудачной поездки на автобусе я решил вооружиться имбирем как натуральным средством против моего плохого самочувствия. Как только я откусил его, я почувствовал, что мой желудок взбунтовался, как никогда раньше. Мне потребовалась вся моя концентрация, чтобы удержать обед внутри. Моя жена до сих пор смеется над моим зеленым, покрытым потом лицом, а я до сих пор виню в этом ужасный вкус имбиря.

Да, этот природный продукт мне не понравился, но мой коллега абсолютно уверен в его огромной пользе для здоровья. И действительно, натуральные продукты часто полезны и очень популярны, поэтому я уверен, что вы согласитесь со мной в том, что необходимость публикации статьи об очистке природных соединений давно назрела.

Давайте сначала разберемся, что мы подразумеваем под термином «природные соединения».

Под природными соединениями понимаются вещества, вырабатываемые живыми организмами, такими как растения, микробы или животные. Часто природные соединения представляют собой метаболиты, которые играют важную функцию, например, защиты от патогенов, или сигнальные функции. Мы часто используем эти метаболиты в качестве ингредиентов в продуктах питания, косметике и фармацевтике.

Из-за их невероятного разнообразия очистку природных соединений осуществляют в соответствии с самыми разными процедурами, включающими различные типы растворителей для хроматографического разделения.

Но давайте посмотрим на процесс в целом.

Очистка природных соединений – зачастую длительный процесс. Вам необходимо экстрагировать, отделить, сконцентрировать, высушить экстракты, а затем исследовать биохимические характеристики и выполнить структурный анализ. Во время экстракции вы отделяете целевые соединения от сырья. Вы можете использовать такие методы, как жидкостная экстракция, дистилляция, прессование и сублимация, при этом наиболее популярным методом служит экстракция растворителями.

Первоначально в вашем образце содержится целевое соединение в смеси с многими другими. Чтобы получить чистое целевое соединение, необходимо выполнить стадию выделения, такую как кристаллизация, фильтрация, жидкостно-жидкостная экстракция или хроматография. Адсорбционная колоночная хроматография с использованием хроматографической системы часто является предпочтительным методом, благодаря своей простоте, высокой производительности и низкой стоимости адсорбентов.

Между этапами экстракции, разделения и анализа бывает также необходимо сконцентрировать или полностью высушить образец. Для этого можно использовать такие методы, как ротационное упаривание, лиофильная сушка или распылительная сушка.

Эти стадии необходимы для очистки природных соединений. Будьте уверены, хроматографическое разделение природных соединений, безусловно, один из самых сложных этапов процесса. Поэтому стоит приложить усилия, чтобы понять, как работает этот метод для данного применения и как можно его усовершенствовать.

Давайте сначала рассмотрим, какой вид хроматографии лучше подходит для очистки природных соединений – нормальная или обращенно-фазовая.

Это сложный вопрос, на который нет однозначного ответа. Это связано с тем, что из-за огромного разнообразия природных соединений их полярность может быть и крайне низкой, и максимально высокой. Как правило, выбирая между нормально- и обращенно-фазовой хроматографией, вы можете опираться на растворитель, подходящий для экстракции целевых компонентов. Экстракты в гексане, дихлорметане, этилацетате и других, не смешивающихся с водой растворителях, лучше всего очищать с помощью нормальной фазы. Спиртовые и водные экстракты лучше всего очищать с помощью обращенно-фазовой хроматографии. Оба этих типа имеют преимущества и недостатки при очистке природных соединений, что показано в таблице ниже:

ПреимуществаНедостатки
Нормальная фаза/ подвижная фаза Органический растворитель легко упаривается после разделения Органические растворители более дорогие, вызывают вопросы о безопасности и загрязняют окружающую среду
Нормальная фаза/ стационарная фазаСтационарная фаза на основе силикагеля дешевлеСиликагель пригоден только для однократного использования
Обращенная фаза/ подвижная фазаВодно-спиртовые смеси достаточно дешевы Требуется долгое время для концентрирования/упаривания водной фазы
Обращенная фаза/ стационарная фазаМодифицированный силикагель (С18) может использоваться много раз Модифицированный силикагель (С18) относительно дорог

Теперь обсудим выбор хроматографических растворителей для очистки природных соединений. Выбор неподвижной фазы относительно прост. Вы можете использовать силикагель при проведении нормально-фазовой хроматографии или C18 при проведении обращенно-фазовой хроматографии.

Выбор подвижной фазы обычно более сложен. Помимо полярности, которая является параметром, оказывающим наибольшее влияние на результаты разделения, растворители различаются по токсичности, вязкости, стоимости, пределу по УФ-диапазону и температуре кипения. Давайте подробнее рассмотрим эти параметры и то, как они влияют на очистку природных соединений:

  • Токсичность – растворители для нормально-фазового разделения, такие как гексан и дихлорметан, более токсичны, чем растворители для обращенной фазы. Если это возможно, замените гексан на гептан, а дихлорметан на ацетон.
  • Температура кипения – использование растворителей с низкими температурами кипения может ускорить и упростить этап концентрирования пробы после анализа. Такие растворители предпочтительны для испарительных детекторов по светорассеянию (ELSD). Поскольку растворители с низкой точкой кипения позволяют работать при более низких температурах, это может быть преимуществом при работе с термически нестабильными природными соединениями.
  • Ограничения по УФ-диапазону – растворитель, который вы выбираете, не должен поглощать УФ-излучение в диапазоне длин волн, на которых работает детектор, чтобы избежать интерференции и обеспечить правильный отбор нужных фракций. Обратите особое внимание на ацетон и этилацетат, поскольку эти растворители с большой вероятностью вызовут проблемы при УФ-детектировании. Рассмотрите возможность использования комбинации УФ-детекторов с универсальными, например ELSD чтобы устранить проблемы, связанные с ограничениями УФ-излучения.
  • Вязкость – выбирайте растворители с низкой вязкостью, поскольку они менее «густые» и снизят противодавление в колонке или картридже. Я рекомендую использовать ацетонитрил там, где это возможно, поскольку он обладает низкой вязкостью.
  • Стоимость – обычно растворители для нормально-фазовой хроматографии дороже, чем растворители для работы с обращенной фазой. Вы всегда можете попробовать более дешевые альтернативы. Например, ацетон имеет сходную с этилацетатом полярность и доступен по гораздо более низкой цене.

Я думаю, на этом мне лучше было бы остановиться, чтобы вам не стало дурно от информационной перегрузки. Я надеюсь, что, как и в моем предыдущем посте об очистке белков и пептидов , в этом посте вы найдете несколько хороших советов о том, как адаптировать хроматографический процесс к конкретной аналитической задаче. Если вам нравятся посты, посвященные отдельным применениям, напишите мне в комментариях, и я сделаю все возможное, чтобы сделать еще несколько. В любом случае, продолжайте заглядывать в блог, чтобы посмотреть, куда ветер унесет меня в следующий раз!

До новых встреч,